JP2735042B2 - Voltage controlled laser diode drive circuit - Google Patents
Voltage controlled laser diode drive circuitInfo
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Description
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
駆動回路に関し、特にレーザダイオード駆動電流源のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御等を外部より制御するレーザダイオード
駆動回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode driving circuit, and more particularly to a laser diode driving current source.
The present invention relates to a laser diode drive circuit that externally controls N / OFF control and the like.
【０００１】[0001]
【従来の技術】時分割多重方式（ＴＤＭＡ方式）や時間
軸圧縮多重方式（ＴＣＭ方式）などの光加入者システム
においても、バースト信号を送出することを目的とした
光送信回路が用いられる。このような光送信回路では、
一般的に無信号の期間、すなわち無発光時間が長いので
消費電流低減のために、レーザダイオード駆動電流（以
下、「Ｉｏｐ」と記す）を無信号時に遮断することがあ
る。また、光出力パワーの温度変動等を抑えるため、Ｉ
ｏｐの電流値を周囲温度に応じて制御する必要がある。
このように、Ｉｏｐは使用条件や環境条件によってＯＮ
／ＯＦＦ制御や電流値の制御を行う必要がある。2. Description of the Related Art In an optical subscriber system such as a time division multiplexing system (TDMA system) or a time axis compression multiplexing system (TCM system), an optical transmission circuit for transmitting a burst signal is used. In such an optical transmission circuit,
Generally, a laser diode driving current (hereinafter, referred to as “Iop”) may be cut off when there is no signal in order to reduce current consumption because a period of no signal, that is, a long period of non-emission is long. Further, in order to suppress the temperature fluctuation of the optical output power, etc.
It is necessary to control the current value of op in accordance with the ambient temperature.
As described above, Iop is turned on depending on use conditions and environmental conditions.
It is necessary to perform / OFF control and current value control.
【０００２】しかしながら、レーザダイオード駆動回路
として、連続信号用光送信回路など従来のバースト信号
用でない回路をそのまま使用し、上述のＩｏｐの制御を
これらの回路に新たに付加した回路により実現したい場
合がある。例えば、小型化を目的とした光送信器では、
レーザダイオード駆動回路とレーザダイオードを同一の
パッケージ内に実装し、Ｉｏｐ制御回路を別のディジタ
ル回路等と合わせて別ＩＣ化する場合がある。このよう
な構成では、Ｉｏｐを外部から制御することが必要にな
る。However, there is a case where a circuit which is not used for a conventional burst signal, such as a continuous signal light transmission circuit, is used as a laser diode driving circuit as it is, and the above-described Iop control is to be realized by a circuit newly added to these circuits. is there. For example, in an optical transmitter aimed at miniaturization,
There is a case where the laser diode drive circuit and the laser diode are mounted in the same package, and the Iop control circuit is combined with another digital circuit or the like to form another IC. In such a configuration, it is necessary to control Iop from outside.
【０００３】図２を用いて、従来のレーザダイオード駆
動回路およびＩｏｐ制御回路の動作を説明する。図中、
ＤＡＴＡ ＩＮ（＋）、ＤＡＴＡ ＩＮ（−）はそれぞ
れ信号パルスおよび反転信号パルスの入力端子、Ｖｃｃ
は電源を示す。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は差動増幅回路を構成
するトランジスタであり、トランジスタＱ１、Ｑ２は入
力信号パルスによってスイッチング動作をし、トランジ
スタＱ３は差動対のエミッタ電流を供給する。トランジ
スタＱ１のコレクタと電源Ｖｃｃ間には発光素子である
レーザダイオードが接続され、差動対のエミッタ電流に
よってレーザダイオード駆動電流（Ｉｏｐ）を制御す
る。トランジスタＱ３とＱ４は互いにカレントミラー回
路を構成している。破線部で囲われた１に示す部分は、
ここでいうレーザダイオード駆動回路を示している。The operation of the conventional laser diode drive circuit and Iop control circuit will be described with reference to FIG. In the figure,
DATA IN (+) and DATA IN (-) are signal pulse and inverted signal pulse input terminals, respectively.
Indicates a power supply. Q1, Q2, and Q3 are transistors constituting a differential amplifier circuit. The transistors Q1 and Q2 perform a switching operation by an input signal pulse, and the transistor Q3 supplies an emitter current of a differential pair. A laser diode as a light emitting element is connected between the collector of the transistor Q1 and the power supply Vcc, and controls a laser diode drive current (Iop) by an emitter current of the differential pair. The transistors Q3 and Q4 form a current mirror circuit with each other. The part indicated by 1 surrounded by the broken line is
The laser diode driving circuit referred to here is shown.
【０００４】ＤＡＴＡ ＩＮ（＋）、ＤＡＴＡ ＩＮ
（−）より入力される信号パルス、反転信号パルスは、
差動対トランジスタＱ１、Ｑ２のベースに印加され、Ｑ
１、Ｑ２はスイッチング動作し、レーザダイオードおよ
びＱ２のコレクタ抵抗Ｒ３には入力信号に応じたパルス
電流が供給される。パルス電流振幅はトランジスタＱ３
のエミッタ電流、すなわちトランジスタＱ４のエミッタ
電流により決定される。[0004] DATA IN (+), DATA IN
The signal pulse and inverted signal pulse input from (-)
Applied to the bases of the differential pair transistors Q1 and Q2,
1, Q2 performs a switching operation, and a pulse current according to an input signal is supplied to the laser diode and the collector resistor R3 of Q2. Pulse current amplitude is transistor Q3
, Ie, the emitter current of the transistor Q4.
【０００５】一方、トランジスタＱ４のコレクタおよび
ベースは外部に接続されるトランジスタＱ５のコレクタ
と接続されており、Ｑ５のコレクタ電流によってＱ４の
エミッタ電流が制御される。Ｑ５とＱ６はＰＮＰトラン
ジスタで互いにカレントミラー回路を構成する。定電流
源２は制御端子３によってその電流値が制御され、トラ
ンジスタＱ５、Ｑ６の電流値が決定される。On the other hand, the collector and base of transistor Q4 are connected to the collector of transistor Q5, which is externally connected, and the emitter current of Q4 is controlled by the collector current of Q5. Q5 and Q6 are PNP transistors and constitute a current mirror circuit with each other. The current value of the constant current source 2 is controlled by the control terminal 3, and the current values of the transistors Q5 and Q6 are determined.
【０００６】このように、従来のレーザダイオード駆動
回路は、外部のトランジスタＱ５、Ｑ６および定電流源
２によって構成されるＩｏｐ制御回路を用いて、電流信
号によりレーザダイオードの駆動電流値制御やレーザダ
イオードの発振のオン／オフ制御を行っている。As described above, the conventional laser diode drive circuit uses the Iop control circuit composed of the external transistors Q5 and Q6 and the constant current source 2 to control the drive current value of the laser diode and to control the laser diode by a current signal. On / off control of the oscillation of the device.
【０００７】この動作を図３を用いて説明する。（ａ）
は制御端子３の信号波形を示しており、ハイ状態の時に
Ｉｏｐをオン、ロー状態の時にオフされる。（ｂ）はＤ
ＡＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列を
示している。（ｃ）はＩｏｐの電流波形を示しており、
図からわかるようにオフからオンの状態遷移する際に、
リンギングを生じている。これは、トランジスタＱ５の
コレクタ電流によってオン／オフ制御を行っているた
め、急激な電流変化によって電源Ｖｃｃが不安定にな
り、その影響でＩｏｐの波形も不安定になることに起因
している。This operation will be described with reference to FIG. (A)
Indicates a signal waveform of the control terminal 3, and turns on Iop in a high state and turns off in a low state. (B) is D
The burst signal sequence is shown by the signal waveform of the ATA IN (+) terminal. (C) shows the current waveform of Iop,
As you can see from the figure, when transitioning from OFF to ON,
Ringing has occurred. This is because the on / off control is performed by the collector current of the transistor Q5, so that the power supply Vcc becomes unstable due to a sudden current change, and the waveform of Iop becomes unstable due to the influence.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザダイオー
ド駆動回路では、電流信号によりＩｏｐを外部から制御
する構成が用いられているため、レーザダイオード駆動
回路と制御回路間の入出力インピーダンスが高く、クロ
ック信号の回り込み等によりノイズの影響を受け易いと
いう問題がある。また、Ｉｏｐをオフ状態からオン状態
へ遷移させる際、すでに図３（ｃ）に示して説明したよ
うな光出力波形にリンギングが発生するなどの問題もあ
る。このような問題を回避するためには、外部からのノ
イズの影響を受けないようレーザダイオード駆動回路と
制御回路の記線パターン等の設計にも十分注意する必要
があり、設計自由度にも大きな制約を受けている。In the conventional laser diode driving circuit, a configuration is used in which Iop is externally controlled by a current signal. Therefore, the input / output impedance between the laser diode driving circuit and the control circuit is high, and the clock There is a problem that the signal is easily affected by noise due to the signal wraparound. Further, when the Iop transitions from the off state to the on state, there is a problem that ringing occurs in the optical output waveform as already described with reference to FIG. In order to avoid such problems, it is necessary to pay careful attention to the design of the laser diode drive circuit and the control circuit, such as the line pattern, so as not to be affected by external noise. You are restricted.
【０００９】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動
回路は、従来の電流制御によるレーザダイオード駆動回
路がもつ上記問題を解決し、正確かつ安定したレーザダ
イオードの駆動を実現できるレーザダイオード駆動回路
を提供することを目的とする。A voltage-controlled laser diode drive circuit according to the present invention solves the above-mentioned problems of a conventional laser diode drive circuit by current control, and provides a laser diode drive circuit capable of realizing accurate and stable laser diode drive. The purpose is to:
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上述した従来のレーザダ
イオード駆動回路の欠点を解決するために、本発明の電
圧制御型レーザダイオード駆動回路は、Ｉｏｐを制御す
る制御信号が電圧信号によることとしていることを特徴
としている。In order to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional laser diode driving circuit, the voltage-controlled laser diode driving circuit according to the present invention uses a voltage signal as a control signal for controlling Iop. It is characterized by:
【００１１】具体的な構成として、レーザダイオードに
パルス信号を送出する差動増幅回路と、レーザダイオー
ドへの駆動電流を供給するトランジスタと、演算増幅器
により構成されるレーザダイオード駆動回路を含み、演
算増幅器の出力端子はエミッタフォロワを介してトラン
ジスタのベースに接続されている。一方、トランジスタ
のエミッタは演算増幅器の逆相入力端子に接続されてお
り、演算増幅器の正相入力の電圧を制御する制御端子が
備えられている特徴としている。As a specific configuration, the operational amplifier includes a differential amplifier circuit for sending a pulse signal to the laser diode, a transistor for supplying a drive current to the laser diode, and a laser diode drive circuit including an operational amplifier. Is connected to the base of the transistor via an emitter follower. On the other hand, the emitter of the transistor is connected to the negative-phase input terminal of the operational amplifier, and is characterized in that a control terminal for controlling the voltage of the positive-phase input of the operational amplifier is provided.
【００１２】上記構成により、レーザダイオード駆動回
路の制御がエミッタフォロワを介して電圧信号で行われ
るので、レーザダイオード駆動回路の外部からでもノイ
ズや配線パターン容量等の影響を受けずに駆動電流のオ
ン／オフ制御などが正確かつ安定に行われる。With the above configuration, the laser diode drive circuit is controlled by the voltage signal via the emitter follower, so that the drive current can be turned on without being affected by noise or wiring pattern capacitance from outside the laser diode drive circuit. ON / OFF control is performed accurately and stably.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明の光増幅器を図面を
参照して、詳細に説明する。Next, an optical amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１４】図１は、本発明の電圧制御型レーザダイオ
ード駆動回路の一実施例を示す回路図である。図２に示
される従来の駆動回路と同様、トランジスタＱ１、Ｑ
２、Ｑ３は差動増幅回路を構成しており、トランジスタ
Ｑ１、Ｑ２は入力パルス信号に応じてスイッチング動作
を行い、トランジスタＱ３はＱ１，Ｑ２のエミッタ電流
を供給する。レーザダイオードの駆動電流（Ｉｏｐ）は
トランジスタＱ３によって制御される。一方、トランジ
スタＱ３のベースは外部のトランジスタＱ７のエミッタ
と接続されている。トランジスタＱ７はエミッタフォロ
ワであり、エミッタ電流値は定電流源５によって決ま
る。オペアンプ６の出力は、トランジスタＱ７のベース
に接続されており、トランジスタＱ７、Ｑ３のエミッタ
をそれぞれ経由して逆相入力に帰還され、ボルテージフ
ォオワを構成している。オペアンプ６の正相入力には制
御端子７が接続されており、入力信号電圧に応じてトラ
ンジスタＱ７のベースにより電圧信号を制御する。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage-controlled laser diode drive circuit according to the present invention. As in the conventional driving circuit shown in FIG.
The transistors Q1 and Q2 perform a switching operation according to an input pulse signal, and the transistor Q3 supplies emitter currents of the transistors Q1 and Q2. The drive current (Iop) of the laser diode is controlled by the transistor Q3. On the other hand, the base of the transistor Q3 is connected to the emitter of the external transistor Q7. The transistor Q7 is an emitter follower, and the emitter current value is determined by the constant current source 5. The output of the operational amplifier 6 is connected to the base of the transistor Q7, is fed back to the negative phase input via the emitters of the transistors Q7 and Q3, and forms a voltage follower. A control terminal 7 is connected to the positive-phase input of the operational amplifier 6, and controls the voltage signal by the base of the transistor Q7 according to the input signal voltage.
【００１５】次に、上述の構成からなるレーザダイオー
ド駆動回路の動作について図３を参照して説明する。図
３において、（ａ）、（ｂ）はすでに従来の技術におい
て説明したように、制御端子７の信号波形、およびＤＡ
ＴＡ ＩＮ（＋）端子の信号波形でバースト信号列をそ
れぞれ示している。Next, the operation of the laser diode drive circuit having the above configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 3, (a) and (b) show the signal waveform of the control terminal 7 and the DA signal as described in the related art.
The signal waveform of the TA IN (+) terminal indicates a burst signal sequence.
【００１６】（ａ）において、信号がハイの時、オペア
ンプ６すなわちボルテージフォロワを介してトランジス
タＱ７すなわちエミッタフォロワのエミッタ電圧が上昇
し、トランジスタＱ３がオン状態となり、Ｑ３にエミッ
タ電流が流れる。このエミッタ電流によりＩｏｐが流
れ、レーザダイオードは発振状態となる。In (a), when the signal is high, the emitter voltage of the transistor Q7, ie, the emitter follower, rises via the operational amplifier 6, ie, the voltage follower, the transistor Q3 is turned on, and the emitter current flows through Q3. This emitter current causes Iop to flow, and the laser diode enters an oscillation state.
【００１７】一方、（ａ）において、信号がオフの時、
トランジスタＱ７のエミッタ電圧は減少し、トランジス
タＱ３はオフ状態となる。このときエミッタ電流は”
０”となり、レーザダイオードは無発光状態となる。On the other hand, in (a), when the signal is off,
The emitter voltage of transistor Q7 decreases, and transistor Q3 is turned off. At this time, the emitter current is "
0 ", and the laser diode enters a non-emission state.
【００１８】（ｃ）は従来のレーザダイオード駆動回路
におけるＩｏｐの電流波形を示しているのに対して、
（ｄ）は本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
におけるＩｏｐの電流波形を示している。図からわかる
ように、オフからオンに状態遷移する際もリンギングは
発生していない。これは、オン／オフ制御がエミッタフ
ォロワの出力によって行われるため、トランジスタＱ３
からみたインピーダンスが十分小さく、制御信号パルス
の変化がＶｃｃやＩｏｐに影響を与えないためである。
これにより、レーザダイオードは安定した光信号を出力
する。(C) shows the current waveform of Iop in the conventional laser diode drive circuit, whereas
(D) shows the current waveform of Iop in the voltage-controlled laser diode drive circuit of the present invention. As can be seen from the figure, ringing does not occur even when the state transitions from off to on. This is because the on / off control is performed by the output of the emitter follower, so that the transistor Q3
This is because the impedance seen from the viewpoint is sufficiently small, and a change in the control signal pulse does not affect Vcc or Iop.
Thereby, the laser diode outputs a stable optical signal.
【００１９】なお、レーザダイオードの光出力の温度制
御のように、制御端子７の信号がアナログ的に変化する
場合もトランジスタＱ７のエミッタ電圧はそれに応じて
変化し、トランジスタＱ３のエミッタ電流、すなわちＩ
ｏｐをアナログ的に正確に制御することが可能になる。When the signal at the control terminal 7 changes analogously as in the temperature control of the light output of the laser diode, the emitter voltage of the transistor Q7 changes accordingly, and the emitter current of the transistor Q3, that is, I
op can be accurately controlled in an analog manner.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧制御
型レーザダイオード駆動回路によれば、レーザダイオー
ドの駆動電流の制御は電圧信号により行われるため、外
付け回路によって外部から制御する場合でも、ノイズや
配線パターン容量の影響がなく、レーザダイオード駆動
電流のオン／オフ制御、レーザダイオード光出力の温度
補償制御等も正確かつ安定に行うことができる。さら
に、電流源を構成するカレントミラー回路が不要となる
ため、従来のレーザダイオード駆動回路にくらべ低消費
電力化にも寄与する。As described above, according to the voltage-controlled laser diode drive circuit of the present invention, since the drive current of the laser diode is controlled by the voltage signal, even when externally controlled by an external circuit. In addition, there is no influence of noise or wiring pattern capacitance, and the on / off control of the laser diode driving current, the temperature compensation control of the laser diode light output, and the like can be accurately and stably performed. Further, since a current mirror circuit constituting a current source is not required, it also contributes to lower power consumption as compared with a conventional laser diode drive circuit.
【図１】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a voltage-controlled laser diode drive circuit according to the present invention.
【図２】従来の電圧制御型レーザダイオード駆動回路の
一実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a conventional voltage-controlled laser diode drive circuit.
【図３】本発明の電圧制御型レーザダイオード駆動回路
の一実施例および従来のレーザダイオード駆動回路のそ
れぞれを用いた場合のレーザダイオード駆動信号の波形
を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing a waveform of a laser diode drive signal when each of the voltage-controlled laser diode drive circuit according to one embodiment of the present invention and a conventional laser diode drive circuit is used.
１ レーザダイオード駆動回路 ２ 定電流源 ３ 制御端子 ４ レーザダイオード駆動回路 ５ 定電流源 ６ オペアンプ ７ 制御端子 Reference Signs List 1 laser diode driving circuit 2 constant current source 3 control terminal 4 laser diode driving circuit 5 constant current source 6 operational amplifier 7 control terminal
Claims (2)
る差動増幅回路と、前記レーザダイオードへの駆動電流
を供給するトランジスタと、演算増幅器を含む電圧制御
型レーザダイオード駆動回路において、前記演算増幅器の正相入力の電圧を制御する制御端子を
備え、 前記トランジスタのベースが前記演算増幅器の出力端子
にエミッタフォロワを介して接続され、前記トランジス
タのエミッタが前記演算増幅器の逆相入力端子に接続さ
れ ていることを特徴とする電圧制御型レーザダイオード
駆動回路。A differential amplifier circuit for sending a pulse signal to 1. A laser diode, and a transistor for supplying a driving current to the laser diode, the voltage control including an operational amplifier
In type laser diode driving circuit, a control terminal for controlling the voltage of the inverting input of said operational amplifier
Provided, the base of the transistor is an output terminal of said operational amplifier
Connected through an emitter follower to the transistor
Of the operational amplifier is connected to the negative input terminal of the operational amplifier.
Voltage controlled laser diode drive circuit, characterized by being.
子に、信号送出状態にあるときには前記駆動電流を送出
し、無信号状態にあるときには前記駆動電流を遮断する
ように制御信号を印加することを特徴とする請求項１記
載の電圧制御型レーザダイオード駆動回路。2. The method as claimed in claim 2, wherein the control terminal is used for transmitting a burst signal.
2. The voltage-controlled laser diode according to claim 1, wherein the driving current is transmitted to the slave when the signal is being transmitted, and a control signal is applied to cut off the driving current when the signal is not transmitted. Drive circuit.
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